大脑部位和功能

概述

大脑是一个奇妙的、重约三磅的器官，它指挥着身体的所有过程，解读外界信息，并且是精神和心灵的载体。大脑控制着广泛的过程，包括智力、创造力、情感和记忆。大脑由小脑、脑干和大脑组成，被保护在头骨内。

我们的五种感官——视觉、嗅觉、触觉、味觉和听觉——接收来自大脑的信息，有时是同时接收。它以一种我们能够理解并记住的方式将这些信息整合起来。思维、言语、记忆、手臂和腿的运动以及许多身体器官的运作都由大脑控制。

脊髓和大脑共同构成了中枢神经系统（CNS）。脊神经是从脊髓分出的神经，而脑神经是从大脑分出的神经，共同构成了周围神经系统（PNS）。

什么是大脑？

大脑是一个复杂的器官，负责管理维持我们生命的所有身体功能，包括认知、记忆、情感、触觉、运动技能、视觉、呼吸、体温和饥饿。中枢神经系统，或称CNS，由大脑及其发出的脊髓组成。

典型成年人的大脑重1至1.5公斤，其中约60%是脂肪。其余40%是水、蛋白质、碳水化合物和盐。大脑不像肌肉那样工作。它包含神经元、神经胶质细胞、血管和神经。根据最近的估计，大脑含有860亿至1000亿个神经元。

中枢神经系统由脊髓和大脑组成。它负责思考、解释以及身体运动的控制。

头骨保护着大脑的正面、侧面和背面。头骨有22块骨头，其中14块构成面部骨骼，另外8块构成颅骨。脑脊液包围着大脑，大脑在解剖学上被包裹在头骨内。

大脑表面的空腔充满了脑脊液（CSF），脑脊液在头骨和脊髓内循环。每天，特化的室管膜细胞会产生500毫升或更少的脑脊液。

脑脊液的主要作用是通过吸收机械冲击和减缓微小颠簸来保护大脑。此外，它还为大脑提供基本的免疫保护。

此外，脑脊液还能提供浮力。因此，由于大脑漂浮在脑脊液层中，其重量基本上被抵消了。如果大脑没有漂浮在脑脊液中，其重量会阻碍其自由移动，从而导致大脑下半部分的血液供应中断。受影响区域的神经元会因此死亡。

大脑的被膜：脑膜

由三层组成的脑膜围绕着脊髓和大脑。

• 最外层是坚硬而有弹性的硬脑膜。它有两层：在覆盖颅骨内穹的脑膜层后面，是硬脑膜的骨膜层。为大脑供血的静脉和动脉可能穿过这两层之间的空间。
• 蛛网膜（arachnoid mater）是一层薄的、网状的结缔组织，其中没有血管或神经。蛛网膜下方是脑脊液（CSF）。这种液体持续地在大脑和脊髓中循环，以清除污染物，同时为整个中枢神经系统提供缓冲。
• 一条称为软脑膜（pia mater）的薄膜紧贴大脑表面，并沿着其曲度。软脑膜中遍布着静脉和动脉。

大脑的组成部分

大脑结构由三个主要部分组成：前脑、中脑和后脑，每个部分又有多个子部分。

1) 前脑

它是大脑中最大的部分。它进一步分为三个部分。

a. 大脑（Cerebrum）

大脑是人类大脑最大的部分，有时也称为大脑皮层，与高级思维过程有关，包括认知和行为。灰质表面，比我们的拇指稍厚，由神经细胞组成。在皮肤下，白色的神经纤维在脑内不同区域和身体之间传递冲动。新皮层（neocortex）是一种哺乳动物特有的六层结构，其褶皱的表面增加了其表面积。它有四个“叶”，构成每个部分。这四种是额叶、顶叶、枕叶和颞叶。

叶的类型和功能

1. 额叶 - 额叶位于前额后面，与大脑的思维、组织、规划、言语、运动、面部表情、多任务处理、解决问题、抑制控制、自发性、启动和自我调节行为、注意力、记忆和情绪管理能力有关。
2. 顶叶 - 顶叶位于大脑的后上方，负责处理复杂的行为，包括与视觉、触觉、身体意识和空间定位有关的行为。它对于操作物体、理解数字及其关系以及整合来自我们身体各个部分的感官数据至关重要。我们构建、理解语言、吸收视听空间信息、移动和定位身体、忽视和注意力不集中、左右区分以及自我意识/洞察力的能力受到影响。
3. 枕叶： 枕叶位于我们大脑的后部，参与视觉处理，包括视觉注意、视觉识别、空间分析（三维环境中的运动）以及身体语言的视觉感知，包括姿势、表情和手势。
4. 颞叶： 颞叶位于我们耳朵附近，参与处理口语记忆、视觉记忆、语言产生（包括流利度和词语查找）、一般知识和自传体记忆。它还帮助我们理解口语、语言记忆、视觉记忆和语言理解。

大脑皮层由两个部分，即两个半球组成。整个皮层可以看到沟（gyri）和裂（sulci）。脑间裂（interhemispheric fissure），也称为内侧纵裂，从头部前方延伸到身体后方，是两个半球连接的地方。左半球控制身体的右侧，而右半球控制身体的左侧。胼胝体（corpus callosum）是一个由白色物质和神经通道组成的大的C形结构，连接着两个半球。胼胝体位于大脑的中间。

大脑由两种不同的组织类型构成：灰质和白质。大部分大脑的灰质由多种细胞类型组成。白质主要由轴突组成，轴突连接着大脑中不同的灰质区域。皮层或大脑外套（cerebral mantle）是指大脑的外部。由于其高度的卷积，皮层具有巨大的表面积。在大脑中，还有

• 感觉区域： 用于接收信号。
• 联络区： 这些区域整合传入的感觉数据。此外，它还在感觉区域和运动区域之间建立了联系。
• 运动区域： 该区域控制自主肌肉的运动。

b. 丘脑（Thalamus）

丘脑是一个位于脑干上方的小结构，负责传递来自感官器官的感觉信息。此外，它还负责处理与运动相关的协调和运动数据。丘脑位于大脑的边缘系统（limbic system）中。该边缘系统的基本功能是创造新记忆和储存过去的事件。

c. 下丘脑（Hypothalamus）

下丘脑是位于大脑中丘脑正下方的一个小但至关重要的区域。它被认为是**大脑的主要区域，因为它执行以下任务：**

• 接收冲动
• 控制体温
• 调节情绪和心情
• 调节味觉和嗅觉能力
• 合成对身体至关重要的激素
• 同步自主神经系统的信号
• 调节血压、蠕动、脉搏、饥饿和其他功能
• 与脑垂体腺形成一个轴，是内分泌系统和神经系统之间的主要连接。

2) 中脑

中脑位于大脑中心附近，位于后脑上方、大脑皮层下方。它由许多核和束，以及顶盖、被盖、导水管和大脑脚组成。中脑的主要功能是作为我们听觉和视觉系统的中继站。在被称为黑质（substantia nigra）和红核（red nucleus）的中脑区域，有许多产生多巴胺的神经元，这些区域在控制身体运动方面也很重要。黑质神经元的退化与帕金森病有关。中脑是最小的大脑部分，位于颅腔的中间。

中脑有两个主要部分

1. 顶盖： 大脑的一个小部分，特别是背侧中脑，称为顶盖。它作为从耳朵到大脑皮层的感觉数据中继点。此外，它还调节颈部、头部和眼睛的反射性运动肌肉。它充当进出大脑皮层的许多神经元的通路。
2. 被盖： 脑干有一个称为被盖的区域。它是一个复杂的系统，由许多不同的部分组成，主要负责调节身体运动、睡眠、唤醒、注意力和许多重要的反射。它充当了中脑的支撑结构，并与丘脑、大脑皮层和脊髓相连。

3) 后脑

后脑是三个主要大脑区域之一，位于大脑的后下方，由菱脑（rhombencephalon）发育而来。它包含了大部分脑干以及小脑，这是一个厚实的、类似珊瑚礁的结构。由于它连接大脑和脊髓并控制着许多关键过程，包括呼吸和心跳，因此脑干是整个中枢神经系统中最重要的组成部分之一。12对脑神经大部分位于后脑。

脑桥、小脑和延髓是后脑的主要结构。

a. 小脑（Cerebellum）

小脑位于延髓和脑桥的后部，是大脑的第二大组成部分。小脑幕（cerebellar tentorium）和横裂（transverse fissure）将大脑和小脑分开。小脑外表面是皮层，其上延伸着平行的脊状结构，称为小脑叶（folia）。小脑还包括小脑脚（cerebellar peduncles）、核以及前叶和后叶。外层的灰质皮层和内层的白质髓质构成了小脑的两个半球。在行走、跑步、骑自行车、游泳以及精细控制自主运动时，它协调和维持身体的平衡。小脑的主要任务如下：

• 检测平衡。
• 发送信息。
• 协调眼球运动。
• 实现自主身体运动的精确控制。
• 确定身体未来的运动方式。
• 骨骼运动是前叶和后叶共同关注的问题。
• 为了对运动活动进行微小调整，小脑也至关重要。
• 在行走、跑步、骑自行车和游泳时保持平衡和姿势。

b. 脑桥（Pons）

脑桥，连接脑干其余部分和大脑皮层，其名称来源于拉丁语“桥”一词。它呈球状，位于中脑正下方。它充当着大脑两个半球和脊髓之间冲动和通信协调的枢纽。

脑桥是四对脑神经的所在地：外展神经（abducens nerve），有助于眼球协调；面神经（facial nerve），协调面部运动和感觉；前庭蜗神经（vestibulocochlear nerve），处理声音并有助于平衡；以及三叉神经（trigeminal nerve），协调咀嚼并将面部和头部感觉信息传递到大脑。

c. 延髓（Medulla Oblongata）

延髓是脑干和整个后脑的下部，是大脑与脊髓连接的地方。虽然延髓只有3厘米长，但它是一个关键的神经通路，包含了我们自主生命功能（如心率、血压、呼吸，以及吞咽和打喷嚏等许多不自主反应）的控制中心。

延髓包含灰质和白质，同时也是四对脑神经的所在地：舌咽神经（glossopharyngeal nerve），协调某些味觉和口腔运动；迷走神经（vagus nerve），调节心脏、喉咙和消化系统的运动，并提供耳部和消化系统的感觉；副神经（accessory nerve），调节头部和颈部运动；以及舌下神经（hypoglossal nerve），控制舌头运动和用于言语的肌肉。

大脑深层结构

• 脑垂体腺（Pituitary Gland）

脑垂体腺，一个位于鼻梁下方大脑深处、豌豆大小的器官，通常被称为“主腺”。通过控制甲状腺、肾上腺、卵巢和睾丸激素的释放，脑垂体腺控制着体内其他腺体的功能。它通过其血液供应和柄从下丘脑接收化学信号。

• 杏仁核

在大脑的每个半球下方各有一个杏仁核，这是两个小的、杏仁状的结构。杏仁核是边缘系统的一部分，该系统也控制着情感和记忆，并与大脑的奖励系统、压力以及当一个人检测到危险时的“战斗或逃跑”反应有关。

• 海马体（Hippocampus）

海马形成（hippocampal formation）是一个较大的结构，包括海马体，这是一个位于每个颞叶底部的、弯曲的、形似海马的器官。它促进空间感知、记忆、学习和导航。它从大脑皮层接收信息，并可能与阿尔茨海默病的发展有关。

• 松果体（Pineal Gland）

一根连接松果体与第三脑室顶部的柄深埋在大脑中。松果体根据光暗产生褪黑激素，褪黑激素控制着昼夜节律和睡眠-觉醒周期。

• 脑脊液和脑室

大脑深处有四个通过隧道连接的开放空间。它们也与 the space below the meninges' arachnoid layer and the central spinal canal 相连。

脑室产生脑脊液（CSF），脑脊液在脑膜之间以及脑室、脊髓和两者内外流动。脑脊液包围着脊髓和大脑，并负责输送营养、清除废物和污染物。

大脑的血液供应

椎动脉和颈动脉是向大脑提供血液和氧气的两组血管。当你用手指按压颈部两侧外颈动脉流经的位置时，你可以感觉到脉搏。内颈动脉分支进入颅骨，为大脑额叶供血。

基底动脉（basilar artery）由椎动脉形成，椎动脉在通过脊柱进入颅骨后在脑干汇合，为大脑后部供血。血液从大脑前部流向后部，而大脑底部的一个血管环——威利斯环（circle of Willis）——连接主要动脉，促进动脉系统之间的通信。

脑神经

在颅内，也就是头骨的穹顶内，有12对脑神经。

• 第一对脑神经，嗅神经（olfactory nerve），负责嗅觉。
• 第2对脑神经： 视神经（optic nerve）控制视力。
• 第3对脑神经： 动眼神经（oculomotor nerve）起源于中脑和脑桥的交界处，负责调节瞳孔反应和其他眼球运动。
• 滑车神经（trochlear nerve），是第四对脑神经，控制眼部肌肉。它从中脑后部发出。
• 三叉神经（trigeminal nerve），是第五对脑神经，也是最大、最复杂的，同时具有运动和感觉功能。它起源于脑桥，将头皮、牙齿、下颌、鼻窦以及口腔和面部的其他区域的感觉信息传递到大脑。它还使咀嚼肌得以运动，并具有许多其他功能。
• 外展神经（abducens nerve），是第6对脑神经，支配少数眼部肌肉。
• 面神经（facial nerve），即第7对脑神经，除了面部运动外，还具有多种上皮和其他功能。
• 前庭蜗神经（vestibulocochlear nerve），位于第8对脑神经，有助于平衡和听觉。
• 第9对脑神经： 舌咽神经（glossopharyngeal nerve）控制多种功能，包括味觉以及耳朵和喉咙的运动。
• 第10对脑神经： 迷走神经（vagus nerve）调节心脏、喉咙和消化系统的运动，并提供耳部和消化系统的感觉。
• 副神经（accessory nerve），由第11对脑神经代表，支配头部、颈部和肩部的特定肌肉。
• 舌下神经（hypoglossal nerve），即第12对脑神经，为舌头提供运动支配。

前两对脑神经起源于大脑，而接下来的10对神经起源于脑干，脑干包括中脑、脑桥和延髓。

大脑的细胞

大脑由两种不同的细胞类型构成：神经元和神经胶质细胞。

神经细胞（Neurons）

神经元有各种大小和形状，但它们总是有细胞体、树突和轴突。神经元通过化学和电脉冲发送信息。可以想象家里的电线。当开关打开时，灯泡会亮起，这是因为多种电线组成了一个电路。当受到刺激时，一个神经元会将其能量传递给附近的神经元。

突触（synapse）是一个非常小的间隙，神经元可以通过它相互沟通或“交谈”（图12）。树突是神经元由的多个分支，就像天线一样，神经元通过它们接收来自附近神经细胞的信号。这些信号被发送到细胞体，由细胞体决定是否将它们发送出去。重要信号被发送到轴突的末端，在那里含有神经递质的囊泡出现，形成突触。神经递质分子通过突触进入接收神经细胞，并与特定受体结合，刺激细胞传递信息。

胶质细胞（Glia Cells）

大脑的胶质细胞，其名称来源于希腊语中“胶水”的意思，它们在结构上滋养、保护和支持神经元。胶质细胞是大脑肿瘤中最常见的细胞类型，其数量是神经细胞的10到50倍。

• 被称为星形胶质细胞（astrocytes 或 astroglia）的守护者，控制着血脑屏障，允许化学物质和营养物质与神经元进行交流。它们调节电脉冲、稳态、神经保护和修复。
• 少突胶质细胞（oligodendroglia cells）产生的髓鞘（myelin）是一种脂肪物质，它能绝缘轴突并加速电信号的传输。
• 室管膜细胞（ependymal cells）产生脑脊液（CSF），并衬里着脑室。
• 称为小胶质细胞（microglia）的免疫细胞保护大脑免受病原体侵害并清除废物。它们还会削减突触。

大脑为什么重要？

大脑是神经系统的指挥中心。当大脑的不同区域受损时，一个人的性格、行动能力、视力、睡眠和其他重要的生物过程可能会发生改变。例如，中风或严重脑损伤可能导致脑死亡。尽管他们永远无法恢复意识，但经历过脑死亡的人在技术上仍然活着。患者被置于人工生命支持系统，通过维持心肺功能来维持生命。在脑死亡被诊断出来之前，医生会进行一系列测试。所有相关人员都会经历脑死亡的创伤。当一个亲人仍然呼吸并表现出生命迹象时，接受预后可能很困难。大脑由小脑、脑干和大脑三个主要部分组成。

大脑通过在全身传递化学和电信号来控制许多生物过程，并且它还能感知环境变化。大脑通过脊髓代表大部分身体功能进行沟通。为此，动用了中枢神经系统中的数十亿个神经细胞。

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